DE69005741T2

DE69005741T2 - Steuerung der Verteilung des Drehmomentes für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb.

Info

Publication number: DE69005741T2
Application number: DE90309162T
Authority: DE
Inventors: Kazunari Tezuka
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1989-08-28
Filing date: 1990-08-21
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2010-08-22
Also published as: EP0415630A1; US5195037A; DE69005741D1; EP0415630B1; JPH0386627A; JP2934457B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung der Drehmomentverteilung für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb mit einem Mittendifferential, und insbesondere ein Steuersystem, bei dem das Ausgangsdrehmoment eines Getriebes ungleich auf die Vorder- und Hinterräder in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen verteilt wird.
In einem Kraftfahrzeug mit permanentem Allradantrieb mit dem Mittendifferential ist eine flüssigkeitsbetriebene Mehrscheibenreibungskupplung zum Einschränken von Ausgleichswirkungen vorgesehen. Das auf die Vorder- und Hinterräder verteilte Drehmoment wird durch Steuern des Kupplungsdrehmomentes der Reibungskupplung gesteuert und dadurch Geradeauslauf, Beschleunigungsstabilität und Fahrstabilität verbessert. Um die Verteilung des Drehmomentes breit zu steuern, ist es notwendig, daß das Mittendifferential angeordnet ist, um das Drehmoment ungleich auf die Vorder- und Hinterräder zu verteilen. Es gibt zwei Verfahren in dem System der ungleichen Verteilung. Eines der Verfahren ist eine Verteilung nach der Frontlast, die auf den Vorderrädern lastet, und das andere ist eine Verteilung nach der hinteren Last, die auf den Hinterrädern lastet. In dem Vorderradlastsystem wird ein größeres Drehmoment auf die Vorderräder übertragen. Obwohl das Fahrzeug in dem Frontlastsystem einen guten Geradeauslauf hat, ist es folglich in der Lenkbarkeit aufgrund des Driftens abseits einer Fahrbahn unterlegen. In dem Hinterradlastsystem wird ein größeres Drehmoment auf die Hinterräder übertragen. Das Fahrzeug hat auf einer trockenen Straße eine gute Lenkfähigkeit und Fahrstabilität. Jedoch neigt das Fahrzeug auf einer glatten Fahrbahn zum Durchdrehen.
Auf der anderen Seite ist es der Nachteil der allradgetriebenen Fahrzeuge, daß alle vier Räder zur selben Zeit schlupfen können (durchdrehen), was Schwierigkeiten beim Lenken verursacht.
Um eine Fahrstabilität des Fahrzeuges zu sichern, wird der Wert des auf die Hinterräder übertragenen Drehmomentes höher eingestellt als das auf die Vorderräder übertragene Drehmoment, so daß die Hinterräder zuerst schlupfen können. Auf diese Weise kann das Fahrzeug ohne eine plötzliche Änderung der Fahrstabilität (d. h., es gibt kein Durchdrehen der vier Räder) sicher gelenkt werden.
Da die Antriebskraft (Beschleunigungskraft) auf die vier Räder verteilt wird, kann jedes Rad einer größeren Seitenkraft widerstehen. Um in dem Hinterradlastsystem die Fahrstabilität zu sichern, ist es folglich notwendig, die aufnehmbare Seitenkraft der Hinterräder groß zu halten.
Die Antriebskraft und die Seitenkraft ändern sich mit dem Schlupfverhältnis der Räder auf dem Untergrund (das Schlupfverhältnis wird im folgenden ausführlich beschrieben). Das Schlupfverhältnis ändert sich in Abhängigkeit von den Verhältnissen auf der Fahrbahnoberfläche und dem Reibungskoeffizienten des Reifens. Insbesondere verkleinern sich die Antriebskraft und die Seitenkraft beachtlich, wenn das Schlupfverhältnis einen vorbestimmten Wert (10 bis 20%) übersteigt, was zu Verschlechterungen in der Fahrstabilität führt. Folglich wird das Schlupfverhältnis der Hinterräder gesteuert, um den vorbestimmten Wert nicht zu überschreiten. Wenn das System wirksam ist, um das auf die Vorderräder verteilte Drehmoment in Übereinstimmung mit der Reduzierung der aufnehmbaren Seitenkraft zu erhöhen, wird das Schlupfen der Hinterräder verhindert, um die Antriebskraft zu sichern. Es ist deshalb wünschenswert, die Drehmomentverteilung auf dem Hinterradschlupfverhältnis basierend zu steuern.
Die offengelegten japanischen Patentanmeldungen 62-55228, 62- 261539 und 63-8026 offenbaren Steuersysteme für Allradantrieb, in denen ein Mittendifferential mit einer einfachen Planetengetriebevorrichtung vorgesehen ist. Ein normales Drehmoment wird auf die Vorder- und Hinterräder in einem Verhältnis ungleich verteilt, das durch eine Differenz zwischen Teilkreisen von Rädern einer Planetengetriebevorrichtung bestimmt wird. Die Drehmomentleistung der Kupplung wird in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen den Drehzahlen der Vorderräder und der Hinterräder oder durch einen vorbestimmten, durch die Fahrzeuggeschwindigkeit und den Lenkwinkel korrigierten, Wert gesteuert.
Es ist nicht vorteilhaft, die Drehmomentverteilung unter allen Fahrbedingungen in der gleichen Art und Weise zu steuern. Es ist wünschenswert, das Drehmomentverteilungsverhältnis bei einer vorbestimmten Fahrbedingung auf einen vorbestimmten festen Wert zu setzen.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung 62-283021 offenbart ein Steuersystem, bei dem ein Drehmoment zum Einschränken der Ausgleichswirkung des Mittendifferentials zum Verbessern des Ansprechens des Steuervorgangs vorgegeben wird. Die offengelegte japanische Patentanmeldung 63-57334 offenbart ein Steuersystem, bei dem das Drehmoment zum Betätigen einer die Differentialwirkung einschränkenden Kupplung bei Geschwindigkeitsverminderung auf einem vorbestimmten Wert und wenn ein Antiblockiersystem (ABS) betätigt wird, auf einem vorbestimmten niedrigen Wert gehalten wird.
In den konventionellen Systemen kann das durch das Verhältnis der Teilkreise bestimmte normale Drehmomentverteilungsverhältnis jedoch nicht verändert werden, ohne daß sich die Durchmesser der Räder ändern. Wegen der räumlichen Begrenzung ist es jedoch schwierig, die Durchmesser zu ändern. Da die Drehmomentverteilung auf die Hinterräder nicht auf einen hohen Wert gesetzt werden kann, wird der Steuerbereich der Drehmomentverteilung klein.
Desweiteren wird die Drehmomentverteilung durch Einschränken der Differentialwirkung des Mittendifferentials gesteuert. Deshalb können die Schlupfverhältnisse der Räder auf der Fahrbahnoberfläche nicht festgestellt werden, so daß es unmöglich ist, die Drehmomentverteilung in Abhängigkeit von den Schlupfverhältnissen aktiv zu steuern. Noch dazu kann die Drehmomentverteilung nicht gesteuert werden, wenn das Fahrzeug unter Schlupfverhältnissen auf einer Fahrbahn mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten gefahren wird und die Drehzahldifferenz gering ist.
Außerdem ist in dem konventionellen System für die feste Drehmomentverteilungssteuerung der Steuerbereich der Fahrbedingungen auf eine bestimmte Bedingung, wie zum Beispiel die Geschwindigkeitsverminderung, begrenzt. Deshalb ist es wünschenswert, die Verteilung in einem festen Verhältnis in einem weiten Bereich der Fahrbedingungen einschließlich der Geschwindigkeitsverzögerungs- und Lenkvorgänge zu steuern.
Eine andere Offenbarung zum Stand der Technik ist in der EP-A- 0 314 452 zu finden, unter deren Berücksichtigung der Anspruch 1 charakterisiert wurde.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuersystem zur Drehmomentverteilung für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb vorzusehen, bei dem ein großes Drehmoment auf die Hinterräder verteilt und dadurch die Steuerung der Drehmomentverteilung über einen weiten Bereich ermöglicht wird.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein System vorzusehen, das die Fahrbarkeit, Fahrstabilität und die Lenkbarkeit in Übereinstimmung mit den Schlupfverhältnissen sichert.
Erfindungsgemäß ist ein System zum Steuern der Drehmomentverteilung in einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb entsprechend Anspruch 1 vorgesehen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ermittelt das Bestimmungsmittel eine rapide Beschleunigung des Fahrzeugs und das Korrekturmittel korrigiert das Beschränkungsdrehmoment bei einer vorbestimmten rapiden Beschleunigung auf einen maximalen Wert.
Desweiteren ermittelt das Bestimmungsmittel ein Fahren mit konstant hoher Geschwindigkeit und das Korrekturmittel korrigiert das Beschränkungsdrehmoment bei einem Fahren mit konstant hoher Geschwindigkeit auf Null.
Im folgenden wird ein die Erfindung verkörperndes System zum Steuern der Drehmomentverteilung in einem Fahrzeug mit Allradantrieb mittels eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
die Fig. 1a und 1b schematische Darstellungen sind, die ein erfindungsgemäßes Kraftübertragungssystem für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb zeigen;
Fig. 2a ein Diagramm ist, das die Kurven der Antriebskraft und der Seitenkraft entsprechend dem Schlupfverhältnis zeigt;
fig. 2b ein Diagramm ist, das die Differentialwirkung für das Beschränkungskupplungsdrehmoment zeigt;
Fig. 3 ein Flußdiagramm ist, das einen Arbeitsablauf einer Steuereinheit in dem System zeigt;
Fig. 4a ein Diagramm ist, das eine Beziehung zwischen dem Drehmoment der Vorderräder und dem Drehmoment der Hinterräder zeigt; und
Fig. 4b ein Diagramm ist, das Kurven der Differentialwirkung zum Beschränken des Kupplungsdrehmomentes in Abhängigkeit von einem Hinterradschlupfverhältnis zeigt.
Fig. 1 zeigt ein Kraftübertragungssystem für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb mit einem Mittendifferential entsprechend der vorliegenden Erfindung. Ein Motor 1 ist an einem vorderen Teil des Fahrzeuges befestigt. Eine Kupplung 2 und ein automatisches Getriebe 3 sind an der Rückseite des Motors 1 in der Längsrichtung des Fahrzeuges angeordnet. Eine Ausgangsleistung des automatischen Getriebes 3 wird auf eine Abtriebswelle 4 übertragen, die mit einem Mittendifferential 20 zum rückwärtigen Übertragen des Drehmomentes in gerader Linie angeordnet ist. Die Abtriebswelle 4 ist mit einer Vorderradantriebswelle 5 verbunden, die durch ein Paar Reduktionsräder 25 und 26 des Mittendifferentials 20 unter dem automatischen Getriebe 3 parallel angeordnet ist. Die Vorderradantriebswelle 5 ist mit Vorderrädern 9 durch ein Vorderachsdifferential 7 und Achsen 8 verbunden. Die Abtriebswelle 4 ist mit einer Hinterradantriebswelle 6 durch das Mittendifferential 20 verbunden. Die Hinterradantriebswelle 6 ist mit Hinterrädern 13 durch eine Kardanwelle 10, ein Hinterachsdifferential 11 und Achsen 12 verbunden.
Das Mittendifferential 20 ist eine zusammengesetzte Planetengetriebevorrichtung und umfaßt ein erstes, mit der Abtriebswelle 4 einstückig ausgebildetes Sonnenrad 21, ein zweites, mit der Hinterradantriebswelle 6 einstückig ausgebildetes Sonnenrad 22 und ein zusammengesetztes Planetenritzel 23, das ein erstes Planetenritzel 23a, das mit dem ersten Sonnenrad 21 ineinandergreift, und ein zweites Planetenritzel 23b, das mit dem zweiten Sonnenrad 22 ineinandergreift, umfaßt und auf einem Träger 24 gelagert ist. Der Träger 24 ist mit dem Reduktionsantriebsrad 25 verbunden.
Somit wird das Ausgangsdrehmoment von der Abtriebswelle 4 des Getriebes 3 auf den Träger 24 und das zweite Sonnenrad 22 durch das erste Sonnenrad 21 und die Ritzel 23a, 23b bei vorbestimmten jeweiligen Drehmomentverteilungsverhältnissen übertragen. Die Differenz zwischen den Drehgeschwindigkeiten des Trägers 24 und dem zweiten Sonnenrad 22 wird durch die Rotation des ersten und zweiten Planetenritzels 23a und 23b absorbiert.
In dem Mittendifferential 20 ist das erste Sonnenrad 21 mit dem ersten Planetenritzel 23a und das zweite Sonnenrad 22 mit dem zweiten Planetenritzel 23b in Eingriff.
Infolgedessen kann die normale Drehmomentverteilung für ein vorderes Drehmoment TF und ein hinteres Drehmoment TR durch Verändern der Radien der Teilkreise der Sonnenräder 21 und 22 und der Ritzel 23a und 23b auf verschiedene Werte eingestellt werden.
Auf diese Weise wird das Drehmomentverteilungsverhältnis der Vorderräder 9 und Hinterräder 13 bestimmt, zum Beispiel als
TF : TR = 34 : 66
Ein großes Standarddrehmoment kann auf die Hinterräder 13 verteilt werden.
Eine flüssigkeitsbetriebene Mehrscheibenreibungskupplung 27 ist nahe dem Mittendifferential 20 zum Einschränken der Ausgleichswirkung des Mittendifferentials 20 vorgesehen.
Die Kupplung 27 umfaßt eine an dem Träger 24 befestigte Antriebstrommel 27a, und eine an der Hinterradantriebswelle 6 befestigte Abtriebstrommel 27b. Wenn in der Kupplung 27 ein die Ausgleichswirkung einschränkendes Kupplungsdrehmoment Tc erzeugt wird, wird ein Teil des Ausgangsdrehmomentes des zweiten Sonnenrades 22 auf die Vorderräder 9 übertragen und dadurch die Verteilung des Drehmomentes verändert. Der Träger 24 ist mit dem zweiten Sonnenrad 22 verbunden, wenn die Kupplung 27 vollständig eingerückt ist, und sperrt dadurch das Mittendifferential 20.
In dem Fahrzeug mit Allradantrieb mit dem vorne angeordneten Motor, wird eine statische Lastverteilung einer vorderen statischen Last WF und einer hinteren statischen Last WR zum Beispiel als
WF : WR 62 : 38
besimmt; wenn die Kupplung unmittelbar eingerückt ist, ist das Verteilungsverhältnis des vorderen Drehmomentes und des hinteren Drehmomentes 62:38, was gleich der dynamischen Lastverteilung ist. Auf diese Weise wird die Drehmomentverteilung in dem Bereich zwischen der Standarddrehmomentverteilung, die auf den Hinterrädern lastet, und der Drehmomentverteilung bei einem vollständigen Einrücken der Kupplung 27 in Abhängigkeit von einem Kupplungsdrehmoment Tc gesteuert.
Ein Hydraulikkreislauf eines Steuersystems für die Kupplung 27 enthält eine Ölpumpe 30, ein Druckregelventil 31, ein Vorsteuerventil 35, ein Kupplungssteuerventil 33 und ein elektromagnetisch betätigtes Impulsverhältnissteuerventil 38. Das Regelventil 31 ist wirksam, um den Druck des von der Ölpumpe 30 zugeführten Öles zu regeln, die durch den Motor 1 angetrieben wird, um einen Leitungsdruck zu erzeugen und der Leitungsdruck wird einem Leitungsdruckrohr 32 zugeführt. Das Rohr 32 ist mit einem Kanal 37 durch das Vorsteuerventil 35 verbunden. Der Kanal 37 ist mit dem elektromagnetisch betätigten Impulsverhältnissteuerventil 38 stromabwärts einer Öffnung 36 und durch einen Kanal 39 mit einem Ende des Kupplungssteuerventils 33 verbunden. Das Rohr 32 ist durch einen Kanal 32a mit dem Kupplungssteuerventil 33 verbunden. Das Kupplungssteuerventil 33 ist durch einen Kanal 34 mit der Kupplung 27 verbunden. Das elektromagnetisch betätigte Ventil 38 wird durch Impulse von einer Steuereinheit 50 bei einem darin bestimmten Impulsverhältnis betätigt, das dadurch das Ablassen des Öles steuert, um einen Steuerdruck vorzusehen. Der Steuerdruck wird dem Kupplungssteuerventil 33 zugeführt, um das der Kupplung 27 zugeführte Öl zu steuern, um so den Kupplungsdruck (Drehmoment) und damit das Kupplungsdrehmoment Tc zu steuern.
Mit dem Beschreiben eines elektronischen Steuersystems wird nachfolgend ein Grundprinzip zum Steuern der Drehmomentverteilung beschrieben.
Die Drehmomentverteilung wird durch eine Rückführsteuerung gesteuert, die auf dem Schlupfverhältnis der Hinterräder 13 basiert, da das Drehmoment TR zu den Hinterrädern 13 durch Anordnen des Mittendifferentials 20 auf einen größeren Wert als das zu den Vorderrädern 9 gesetzt ist, so daß die Hinterräder 13 zuerst schlupfen. Die Fig 2a zeigt die Beziehungen zwischen einer Antriebskraft T und einer aufnehmbaren Seitenkraft F entsprechend eines Schlupfverhältnisses S. Wenn das Schlupfverhältnis S Null ist, ist die aufnehmbare Seitenkraft F ein Maximum und wird allmählich kleiner, wenn das Schlupfverhältnis S größer wird. Die Antriebskraft T wächst mit dem Schlupfverhältnis S und sie wird kleiner, wenn das Schlupfverhältnis S ein vorbestimmtes Schlupfverhältnis Sa (10-20 %) überschreitet. Folglich ist zu erkennen, daß, wenn das Schlupfverhältnis S in dem Bereich S ≤ Sa gesteuert wird, eine große aufnehmbare Seitenkraft F gesichert ist, wodurch die Seitenführung bei Hinterradlastantrieb erhalten wird.
Das Schlupfverhältnis S der Hinterräder 13 wird wie folgt ausgedrückt, wobei V die Fahrzeuggrundgeschwindigkeit, r der Radius des Reifens und ωR die Hinterradwinkelgeschwindigkeit ist:
S = (r ωR - V)/r ωR
Wenn das Hinterradschlupfverhältnis S in einem linearen Bereich von S< Sa bei einer Drehmomentverteilung 3:7 gesteuert wird, wird das Vorderradschlupfverhältnis kleiner, um ungefähr mit der Fahrzeuggeschwindigkeit übereinzustimmen. Die Grundgeschwindigkeit V ist nämlich
V r ωF
worin ωF die Vorderradwinkelgeschwindigkeit und r der Radius des Reifens ist. Somit wird das Schlupfverhältnis S der Hinterräder wie folgt ausgedrückt:
S = ( r ωR - r ωF)/r ωR
= ( ωR - ωF)/ωR.
Um einen fehlerhaften Betrieb des Mittendifferentials 20 bei der Kurvenfahrt zu verhindern, wird ein kleinerer Bereich als der eines Schlupfverhältnisses Sb (zum Beispiel 3 %) als eine Totzone bestimmt, in der ein scheinbares, in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Drehzahl der Vorderräder 9 und der Hinterräder 13 bei einem maximalen Lenkwinkel erzeugtes Schlupfverhältnis eingeschlossen ist. Somit wird der Steuerbereich Sb < S < Sa. Das Schlupfverhältnis S wird innerhalb des Steuerbereichs berechnet, um das Kupplungsdrehmoment Tc als eine ansteigende Funktion des Schlupfverhältnisses S zu steuern, so daß ein kleiner Betrag des Drehmomentes Tc von den Hinterrädern 13 auf die Vorderräder 9 übertragen wird. Infolgedessen kann die aufnehmbare Seitenkraft F der Hinterräder erhöht werden.
Der Steuereinheit 50 werden Ausgangssignale von einem Vorderraddrehzahlsensor 40 und einem Hinterraddrehzahlsensor 41 zugeführt. Die Steuereinheit 50 hat einen Schlupfverhältnisrechner 51, dem die Vorderradwinkelgeschwindigkeit ωF und die Hinterradwinkelgeschwindigkeit ωR von den Sensoren 40 und 41 zugeführt werden. In dem Schlupfverhältnisrechner 51 wird das Schlupfverhältnis S entsprechend den oben angegebenen Gleichungen berechnet. Das Schlupfverhältnis S wird einer Kupplungsdrehmomenteinstelleinheit 52 zugeführt. In Abhängigkeit von dem Eingangssignal findet die Kupplungsdrehmomenteinstelleinheit 52 das Kupplungsdrehmoment Tc aus einer Verweistabelle auf.
Fig. 2b zeigt das in der Verweistabelle gespeicherte Kupplungsdrehmoment Tc. Das Kupplungsdrehmoment Tc ist eine ansteigende Funktion des Schlupfverhältnisses S in dem Steuerbereich Sb < S < Sa.
Das Kupplungsdrehmoment Tc wird durch eine Korrektureinheit 57 einer Steuergrößenbestimmungseinheit 53 zugeführt, in der ein dem abgeleiteten Kupplungsdrehmoment Tc entsprechendes Impulsverhältnis D bestimmt wird. Das in der Einheit 53 bestimmte Impulsverhältnis D wird durch einen Treiber 54 dem elektromagnetisch betätigten Impulsverhältnissteuerventil 38 zugeführt.
Das System ist außerdem mit einem Drosselklappenstellungssensor 42, einem Lenkwinkelsensor 43, einem Bremsschalter 44 und einem Leerlaufschalter 45 für die feste Drehmomentsteuerung versehen. Die Steuereinheit 50 ist mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitsrechner 55 versehen, dem die Vorderradwinkelgeschwindigkeiten ωF und die Hinterradwinkelgeschwindigkeiten ωR zugeführt werden. Die Ausgangssignale dieser Sensoren und Schalter und die Fahrzeuggeschwindigkeit V werden einer Fahrbedingungsbestimmungseinheit 56 zugeführt, um eine feste Verteilung zu entscheiden. Die Bestimmungseinheit 56 für die feste Verteilung hat ein Mittel 56a zum Ermitteln einer rapiden Beschleunigung, ein Mittel 56b zum Ermitteln einer konstant hohen Fahrgeschwindigkeit, ein Mittel 56c zum Ermitteln eines großen Lenkwinkels beim Fahren mit niedriger Geschwindigkeit, ein Mittel 56d zum Ermitteln eines Bremsvorganges und ein Mittel 56e zum Ermitteln einer Geschwindigkeitsverminderung. In Abhängigkeit von einem Drosselklappenöffnungsgrad θ, einem Lenkwinkel ψ, den Ausgangssignalen der Schalter 44 und 45 und der Fahrzeuggeschwindigkeit V werden in der Einheit 56 die Fahrbedingungen für die feste Verteilung bestimmt. Desweiteren ist in der Einheit 56 ein Mittel 56f zum Ermitteln der ABS-Wirkung vorgesehen. Die Ausgangssignale jedes Bestimmungsmittels 56a 56f werden der Korrektureinheit 57 zugeführt, der ebenfalls das Signal von der Kupplungsdrehmomenteinstelleinheit 52 zugeführt wird. Die Korrektureinheit 57 korrigiert die Drehmomentverteilung entsprechend den Fahrbedingungen und hält die richtige Drehmomentverteilung aufrecht.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm der Fig. 3 und die Diagramme der Fig. 4 die Funktionsweise des Systems beschrieben. Die Leistung des Motors 1 wird durch die Kupplung 2, bei der das Übersetzungsverhältnis automatisch gesteuert wird, auf das Getriebe 3 übertragen. Die Ausgangsleistung des Getriebes wird auf das erste Sonnenrad 21 des Mittendifferentials 20 übertragen. Das vordere Drehmeoment TF und das hintere Drehmoment TR werden in Abhängigkeit von den Radien der Räder des Mittendifferentials 20 bestimmt. Das Drehmoment wird durch den Träger 24 auf das Reduktionszahnrad 25 mit einem Anteil von beispielsweise 34 % und auf das zweite Sonnenrad 22 mit einem Anteil von 66 % übertragen.
Die Vorderradwinkelgeschwindigkeit ωF und die Hinterradwinkelgeschwindigkeit ωR werden durch den Vorderraddrehzahlsensor 40 und den Hinterraddrehzahlsensor 41 ermittelt. Das Hinterradschlupfverhältnis S wird in dem Hinterradschlupfverhältnisrechner 51 in Abhängigkeit von der Vorderradwinkelgeschwindigkeit ωF, die der Fahrzeuggeschwindigkeit angenähert ist, berechnet.
Falls kein Schlupfzustand (S ≤ Sb) in der Steuereinheit 50 ermittelt wird, während das Fahrzeug auf einer trockenen Straße mit einem hohen Reibungskoeffizienten µ gefahren wird, wird das Kupplungsdrehmoment Tc auf Null festgelegt. Ein einem großen Impulsverhältnis entsprechendes Signal wird dem elektromagnetisch betätigten Impulsverhältnissteuerventil 38 zugeführt. Auf diese Weise wird der Kupplungssteuerdruck Null und das Kupplungssteuerventil 33 ist wirksam, um den Kanal 32a zu schließen und dadurch das Öl aus der Kupplung 27 abzulassen. Die Kupplung 27 ist ausgerückt und das Kupplungsdrehmoment Tc wird Null, um das Mittendifferential 20 frei zu geben.
Demgemäß wird das Drehmoment des Reduktionsantriebsrades 25 durch das Reduktionsabtriebsrad 26, die Vorderradantriebswelle 5 und das Vorderachsdifferential 7 mit einem Anteil von 34 % auf die Vorderräder 9 übertragen. Das Drehmoment mit einem Verteilungsanteil von 66 % wird durch das zweite Sonnenrad 22, die Hinterradantriebswelle 6, die Kardanwelle 10 und das Hinterachsdifferential 11 auf die Hinterräder übertragen. Auf diese Weise wird an einem Punkt P1 der Fig. 4a ein permanenter Allradantrieb eingerichtet.
Wenn das Fahrzeug um die Kurve fährt, wird die Drehzahldifferenz der Vorder- und Hinterräder 9, 13 durch die Drehung der ersten und zweiten Ritzel 23a und 23b aufgenommen, so daß das Fahrzeug eine scharfe Kurve aufgrund der Ausgleichwirkung des Mittendifferentials 20 gleichmäßig überwindet.
Wenn das Fahrzeug auf einer schlüpfrigen Straße gefahren wird, schlupfen die Hinterräder zuerst, weil der größere Betrag des Drehmoments auf die Hinterräder 13 verteilt wird. Wenn das berechnete Hinterradschlupfverhältnis in dem Steuerbereich einen Wert S2 annimmt, ist der Antrieb der Hinterräder 13 instabil. Deswegen wird ein die Ausgleichswirkung des Differentials beschränkendes Kupplungsdrehmoment T2 entsprechend dem Schlupfverhältnis S2 bestimmt. Infolgedessen wird in der Kupplung 27 das Kupplungsdrehmoment Tc&sub2; erzeugt. Die Kupplung 27 ist parallel mit dem Träger 24 und dem zweiten Sonnenrad 22 des Mittendifferentials 20 vorgesehen. Folglich wird das Drehmoment von dem zweiten Sonnenrad 22 auf den Träger 24 übertragen, um das Drehmoment auf die Vorderräder 9 zu erhöhen. Auf diese Weise wird das Verteilungsverhältnis des vorderen Drehmoments und des hinteren Drehmoments TF:TR an einem Punkt P2 der fig. 4a zu TF2:TR2. Im Gegensatz dazu wird das Drehmoment auf die Hinterräder 13 reduziert, um das Schlupfen zu beseitigen und dadurch die Fahrstabilität zu verbessern und eine gute Steuerbarkeit und sicheres Fahren zu gewährleisten.
Wenn das Schlupfverhältnis S größer wird als der Wert Sa (S≥Sa) und der Antrieb extrem instabil ist, wird das die Differentialwirkung beschränkende Drehmoment Tc ein Maximum. Auf diese Weise ist der Träger 24 direkt mit dem zweiten Sonnenrad 22 in Eingriff, um das Mittendifferential 20 zu sperren. Somit wird der vollständig gekoppelte Allradantrieb gemäß dem Drehmomentanteilverteilungsverhältnis von 50:50 entsprechend den Achslasten der Vorder- und Hinterräder 9, 13 an einem Punkt P3 der Fig. 4a eingestellt. Somit wird die Drehmomentverteilung kontinuierlich in Abhängigkeit von den Schlupfverhältnissen gesteuert, um das Durchdrehen der Räder 9, 13 zu verhindern.
Während des oben beschriebenen Allradantriebes werden die Fahrbedingungen in der Bestimmungseinheit 56 für die feste Verteilung in Abhängigkeit von dem Drosselklappenöffnungsgrad θ, dem Lenkwinkel ψ, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und den Ausgangssignalen der Schalter 44 und 45 ermittelt. Wenn der Drosselklappenöffnungsgrad θ durch Niederdrücken eines Gaspedals des Fahrzeugs bei einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit groß wird, ermittelt das Mittel 56a für die Bestimmung einer rapiden Beschleunigung die rapide Beschleunigung und erzeugt ein Rapidbeschleunigungssignal, das der Korrektureinheit 57 zugeführt wird. In der Einheit 57 wird das Beschränkungsdrehmoment Tc auf einen maximalen Wert TCM korrigiert. folglich wird das Mittendifferential 20 gesperrt, um das direkt gekoppelte Allradantriebssystem vorzusehen und dadurch das Beschleunigungsvermögen zu sichern. Wenn die konstant hohe Fahrgeschwindigkeit und der große Lenkwinkel bei einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit von den Mitteln 56b bzw. 56c ermittelt werden, wird das Kupplungsdrehmoment in der Korrektureinheit 57 auf Null korrigiert. Das Mittendifferential 20 ist frei, um das auf die Hinterräder aufgebrachte Drehmomentverteilungsverhältnis auf einen vorbestimmten höheren Wert als das auf die Vorderräder aufgebrachte festzusetzen. Somit wird die Lenkreaktion verbessert und das Bremsen in engen Kurven wird verhindert.
Wenn der Bremsschalter 44 geschlossen ist, wird ein Signal dem Bremsvorgangsbestimmungsmittel 56d zugeführt, in dem das Bremsen ermittelt wird. In der Einheit 57 wird das Beschränkungsdrehmoment Tc auf einen eingestellten Wert Tc2 korrigiert. Somit ist die Drehmomentverteilung fest, um das Rutschen der Räder zu verhindern. Wenn der Leerlaufschalter geschlossen ist, wird ein Signal von dem Leerlaufschalter dem Mittel 56e zum Ermitteln der Geschwindigkeitsverminderung zugeführt, in der die Geschwindigkeitsverminderung festgestellt wird. Somit wird das Drehmomentverteilungsverhältnis eingestellt, um einen Motorbremseffekt zu erreichen, der gleichmäßig auf alle vier Räder aufgebracht wird. Wenn die ABS-Wirkung in dem Mittel 56f zum Ermitteln der ABS-Wirkung festgestellt wird, wird das Beschränkungsdrehmoment Tc auf einen niedrig gesetzten Wert Tc1 korrigiert. Somit wird das ABS in Abhängigkeit von dem korrigierten Drehmomentverteilungsverhältnis wirksam gesteuert.
Erfindungsgemäß wird sowohl die Fahrstabilität für das Allradantriebssystem als auch die Kurvenstabilität verbessert, da das große Drehmoment durch das Mittendifferential auf die Hinterräder übertragen wird.
Das Hinterradschlupfverhältnis wird berechnet, um das die Differentialwirkung beschränkende Kupplungsdrehmoment zum Steuern der Drehmomentverteilung zu ermitteln. Da ein notwendiges minimal es Drehmoment zum Verhindern des Durchdrehens auf die Vorderräder übertragen wird, wird dadurch die Stabilität und Lenkbarkeit des Fahrzeugs erhöht.
Desweiteren werden die Fahrbedingungen, wie rapide Beschleunigung, konstant hohe Fahrgeschwindigkeit, großer Lenkwinkel bei niedriger Fahrgeschwindigkeit, Bremsvorgang, Geschwindigkeitsverminderung bzw. ABS-Wirksamkeit ermittelt und das Drehmomentverteilungsverhältnis entsprechend der ermittelten Fahrbedingungen richtig festgelegt. Auf diese Weise wird die richtige Funktionsweise für die respektiven Fahrbedingungen vorgesehen. Außerdem werden die Fahrbedingungen für die feste Drehmomentverteilung in einem breiten Bereich wirksam bestimmt.

Claims

1. System zum Steuern der Verteilung des Drehmoments in einem Fahrzeug mit Allradantrieb, umfassend ein Mittendifferential (20) und eine Beschränkungseinrichtung (27), die angepaßt ist, um ein großes Drehmoment auf die Hinterräder (13) des Fahrzeugs und ein kleineres Drehmoment auf die Vorderräder (9) des Fahrzeugs zu übertragen, wenn es nicht eingeschränkt ist,

einen Rechner (51), der angepaßt ist, um ein Schlupfverhältnis (S) der Hinterräder zu berechnen,

Mittel (52) zum Einstellen eines Beschränkungsdrehmomentes (Tc), das von der Beschränkungseinrichtung (27) zum Erhöhen entsprechend einem Ansteigen des Schlupfverhältnisses (S) verwendet wird,

Bestimmungsmitteln (56) zum Ermitteln eines Fahrzustandes des Fahrzeuges und zum Ansprechen auf das Auftreten des Fahrzustandes durch Erzeugen eines Bestimmungssignals, und

ein auf das Bestimmungssignal ansprechendes Korrekturmittel (57) zum Korrigieren des Beschränkungsdrehmomentes (Tc) auf ein vorbestimmtes festes Drehmoment,

dadurch gekennzeichnet, daß der ermittelte Fahrzustand einer von einigen möglichen verschiedenen Fahrzuständen ist und der Wert des korrigierten Beschränkungsdrehmomentes entsprechend dem einzelnen Fahrzustand ausgewählt wird.

2. System nach Anspruch 1,

bei dem das Bestimmungsmittel (56) ein Mittel (56a) einschließt, das einen Fahrzustand der rapiden Beschleunigung des Fahrzeuges ermittelt, und das Korrekturmittel (57) das Beschränkungsdrehmoment bei der ermittelten rapiden Beschleunigung auf einen maximalen Wert korrigiert.

3. System nach Anspruch 1,

bei dem das Bestimmungsmittel (56) ein Mittel (56b) einschließt, das einen Fahrzustand der konstant hohen Geschwindigkeit ermittelt, und das Korrekturmittel (57) das Beschränkungsdrehmoment bei der konstant hohen Fahrgeschwindigkeit auf Null korrigiert.

4. System nach Anspruch 1,

bei dem das Bestimmungsmittel (56) ein Mittel (56c) einschließt, das einen großen Lenkwinkel bei niedriger Fahrgeschwindigkeit ermittelt, und das Korrekturmittel (57) das Beschränkungsdrehmoment auf Null korrigiert, wenn der ermittelte große Lenkwinkel und die niedrige Fahrgeschwindigkeit festgestellt werden.

5. System nach Anspruch 1,

bei dem das Bestimmungsmittel (56) ein Mittel (56d) einschließt, das einen Bremsvorgang feststellt, und das Korrekturmittel (57) das Beschränkungsdrehmoment beim ermittelten Bremsen auf einen vorbestimmten Wert korrigiert.

6. System nach Anspruch 1,

bei dem das Bestimmungsmittel (56) ein Mittel (56e) einschließt, das eine Geschwindigkeitsverminderung feststellt, und das Korrekturmittel (57) das Beschränkungsdrehmoment bei der ermittelten Geschwindigkeitsverminderung auf einen vorbestimmten Wert korrigiert.